專利名稱：轉動/移動轉換致動器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種轉動/移動轉換致動器。
背景技術：
使移動體線性運動的線性致動器是公知的，例如，配備有電機(轉動型致動器)、使電機減速并傳遞電機的轉動驅動力的減速單元、以及將轉動運動轉換為線性運動的齒輪齒條單元的裝置。
但是，存在一個問題，即很難使所述致動器更加小型化、更輕，尤其是更薄，因為上述常規(guī)的線性致動器必須具有減速單元，并且該致動器的電機龐大。
此外，該致動器的結構復雜，且會產生大的噪音。
另外，還存在一個問題，即電機產生的電磁噪聲可能會對任何其他設備產生有害影響。
在此，日本特開專利申請No.2001-161084公開了一種具有將由超聲電機驅動的轉動體的轉動運動轉換為移動體的線性運動的凸輪機構的線性運動機構。
但是，從所使用的超聲電機的結構方面看，上述申請中公開的線性運動機構的驅動力(驅動扭矩)、驅動速度和驅動效率不足。
上述線性運動機構的另一缺陷是，由于通過沿轉動體的軸向對轉動體施加推力而在轉動體與振動元件之間提供摩擦力，由此獲得驅動力，所以在改變沿轉動體軸向的推力的情況下，驅動特性會發(fā)生很大的變化。換句話說，如上述申請的圖1和2所示，在其中移動體14從轉動體4的側向緊靠凸輪(其外周面)13的這種系統(tǒng)中，沿轉動體4軸向的推力受到由移動體14施加到凸輪13上的側向壓力的很大影響。因此，驅動特性會發(fā)生很大的變化。另一方面，如上述申請的圖4所示，在其中移動體14從轉動體4的軸向緊靠凸輪(其側面)13的系統(tǒng)中，沿轉動體4軸向的推力的直接作用在移動體14上。因此，驅動特性也會發(fā)生很大的變化。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個目的是提供一種轉動/移動轉換致動器，其結構簡單且易于小型化、尤其是更薄，該致動器可以準確可靠地使移動體沿所期望的方向移動(往復運動)。
為了實現上述目的，根據本發(fā)明一個方面的一種轉動/移動轉換致動器，其包括以可轉動的方式設置的轉動體；振動元件；移動體，其沿所期望的方向可移動地設置在與發(fā)生振動的平面相同的平面內或設置在與發(fā)生振動的平面大致平行的平面內；以及轉換機構，用于將所述轉動體的轉動運動轉換為所述移動體的往復運動，其中，所述振動元件包括通過施加AC電壓而進行伸縮的第一壓電元件；具有對接部分(abuttingportion)和臂部分的加強板；以及通過施加AC電壓而進行伸縮的第二壓電元件，所述第一壓電元件、加強板和第二壓電元件以上述順序層疊，并且通過所述臂部分支撐所述振動元件，以使所述對接部分緊靠所述轉動體，其中通過對所述第一和第二壓電元件施加AC電壓使所述振動元件發(fā)生振動，從而所述振動元件通過振動反復地向所述轉動體施加力，以使所述轉動體轉動。
因此，所述移動體可以準確可靠地沿所期望的方向移動(往復運動)。
另外，振動元件使轉動體轉動，將轉動體的轉動運動轉換為移動體的往復運動以驅動所述移動體，從而使整個轉動/移動轉換致動器小型化(尤其是變得更薄)。
此外，因為該致動器具有減速功能，所以與振動元件直接驅動移動體的情況相比，該移動體可以在很大的力的作用下移動(被驅動)。
此外，可以簡化致動器的結構，并且可以降低其制造成本。
另外，因為由于沒有使用任何常規(guī)的電機而使得在致動器中沒有或幾乎沒有產生電磁噪聲，所以可以防止對周邊設備的有害影響。
另外，特別地，所述振動元件包括第一壓電元件，通過施加AC電壓使其進行伸縮；加強板，其具有對接部分和臂部分；以及第二壓電元件，通過施加AC電壓使其進行伸縮，并且第一壓電元件、加強板和第二壓電元件以上述順序層疊。因此，可以以低電壓獲得大的驅動力和高的驅動速度。此外，由于致動器在一平面內進行伸縮，所以可以大大提高驅動效率。
在本發(fā)明的轉動/移動轉換致動器中，優(yōu)選地，所述振動元件、轉動體和移動體分別設置在相互基本平行的平面內，并且所述振動元件的振動和所述移動體的往復運動在各自的平行平面內進行。
根據本發(fā)明另一方面的一種轉動/移動轉換致動器，其包括以可轉動的方式設置的轉動體；振動元件；以可線性移動的方式設置的移動體；以及轉換機構，用于將所述轉動體的轉動運動轉換為所述移動體的往復運動，其中，所述振動元件包括第一壓電元件，通過施加AC電壓使其進行伸縮；加強板，具有對接部分和臂部分；以及第二壓電元件，通過施加AC電壓使其進行伸縮，第一壓電元件、加強板和第二壓電元件以上述順序層疊，并且通過所述臂部分支撐所述振動元件，以使所述對接部分緊靠所述轉動體，其中通過對第一和第二壓電元件施加AC電壓而使所述振動元件發(fā)生振動，從而所述振動元件通過振動反復對所述轉動體施加力，以使所述轉動體轉動。
因此，可以使移動體準確可靠地線性移動(往復運動)。
另外，所述振動元件使轉動體轉動，并且將轉動體的轉動運動轉換為移動體的線性運動以驅動所述移動體，由此使整個轉動/移動轉換致動器小型化(尤其是變得更薄)。
此外，因為所述致動器具有減速功能，所以與振動元件直接驅動所述移動體的情況相比，所述移動體可以在很大的力的作用下移動(被驅動)。
此外，可以簡化所述致動器的結構，并且降低其制造成本。
此外，因為由于沒有使用任何常規(guī)電機而使得在致動器中沒有產生或幾乎不產生電磁噪聲，所以可以防止對周邊設備的有害影響。
此外，特別地，所述振動元件包括第一壓電元件，通過施加AC電壓使其進行伸縮；加強板，其具有對接部分和臂部分；以及第二壓電元件，通過施加AC電壓使其進行伸縮，并且第一壓電元件、加強板和第二壓電元件以上述順序層疊。因此，可以以低電壓獲得大的驅動力和高的驅動速度。此外，由于致動器在一平面內進行伸縮，所以大大提高了驅動效率。
在本發(fā)明的轉動/移動轉換致動器中，優(yōu)選地，所述轉換機構包括配備有具有凸輪面的凸輪的凸輪機構。
在本發(fā)明的轉動/移動轉換致動器中，優(yōu)選地，所述振動元件、轉動體和移動體分別設置在相互基本平行的平面內，并且所述振動元件的振動和所述移動體的往復運動在各自的平行平面內進行。
在所述轉動/移動轉換致動器中，優(yōu)選地，所述凸輪機構的凸輪與所述轉動體一起轉動。
在所述轉動/移動轉換致動器中，優(yōu)選地，將所述凸輪設置在所述轉動體上。
在所述轉動/移動轉換致動器中，優(yōu)選地，所述轉動體具有外周面，所述振動元件緊靠該外周面，并且所述外周面與轉動體的轉動中心之間的距離比從凸輪的轉動中心到凸輪的凸輪面的最大距離長。
在所述轉動/移動轉換致動器中，優(yōu)選地，所述轉動體具有內周面，所述振動元件從轉動體的內部緊靠該內周面。
在所述轉動/移動轉換致動器中，優(yōu)選地，將所述凸輪機構的凸輪面沿其徑向設置在所述內周面的外側。
在所述轉動/移動轉換致動器中，優(yōu)選地，所述凸輪機構的凸輪包括凸輪槽。
在所述轉動/移動轉換致動器中，優(yōu)選地，所述移動體具有對接部分，所述移動體在該對接部分緊靠在所述凸輪機構的凸輪面上，并且所述致動器還包括偏置裝置，用于偏置所述移動體，以使所述對接部分緊靠所述凸輪面。
在所述轉動/移動轉換致動器中，優(yōu)選地，所述轉動體的緊靠有所述振動元件的部分和所述凸輪機構的凸輪面位于基本相同的平面內。
在所述轉動/移動轉換致動器中，優(yōu)選地，將所述凸輪設置在所述移動體上。
在所述轉動/移動轉換致動器中，優(yōu)選地，所述轉換機構包括曲柄機構。
在所述轉動/移動轉換致動器中，優(yōu)選地，所述曲柄機構具有曲柄連桿，并且所述振動元件、轉動體、曲柄機構的曲柄連桿和移動體分別設置在相互基本平行的平面內，并且所述振動元件的振動和所述移動體的移動在各自的平行平面內進行。
在所述轉動/移動轉換致動器中，優(yōu)選地，所述曲柄機構具有帶有兩個端部的曲柄連桿，曲柄連桿的兩個端部中的每一個端部都通過曲柄銷分別連接到所述轉動體和所述移動體上。
在所述轉動/移動轉換致動器中，優(yōu)選地，所述轉動體具有外周面，所述振動元件緊靠該外周面，并且所述外周面與所述轉動體的轉動中心之間的距離比從所述轉動體的轉動中心到曲柄銷的距離長。
在所述轉動/移動轉換致動器中，優(yōu)選地，將所述移動體構造為通過所述轉動體的轉動運動沿一個方向進行往復運動。
在所述轉動/移動轉換致動器中，優(yōu)選地，所述致動器還包括移動限制裝置，用于限制所述移動體的移動。
在所述轉動/移動轉換致動器中，優(yōu)選地，所述振動元件從轉動體的徑向緊靠在所述轉動體上。
因此，更有利于使所述轉動/移動轉換致動器變得更薄。而且，可以獲得更大的驅動力(驅動扭矩)。結果，移動體可以更可靠地移動(往復運動)。
在所述轉動/移動轉換致動器中，優(yōu)選地，所述轉動體具有周面，并且所述振動元件緊靠在轉動體的該周面上。
因此，即使在由移動體作用在所述轉動體上的推力和施加到所述移動體上的載荷發(fā)生變化時，對所述振動元件作用在所述轉動體上的推力也沒有影響。因此，致動器的驅動特性穩(wěn)定，從而使得可以(穩(wěn)定地)驅動所述致動器。
此外，更有利于使所述轉動/移動轉換致動器變得更薄。而且，可以獲得更大的驅動力(驅動扭矩)。結果，所述移動體可以更可靠地移動(往復運動)。
此外，可以通過改變轉動體的直徑來容易地實現更高扭矩(更高的驅動力)和更高速度的選擇。


下面將參照附圖描述所述轉動/移動轉換致動器的優(yōu)選實施例。
圖1是表示根據本發(fā)明的轉動/移動轉換致動器的第一實施例的平面圖；圖2是沿圖1所示的轉動/移動轉換致動器的線A-A截取的剖視圖；圖3是圖1所示的轉動/移動轉換致動器中的振動元件的立體圖；圖4是表示圖1所示的轉動/移動轉換致動器中的振動元件的一種振動模式的平面圖；圖5是表示圖1所示的轉動/移動轉換致動器中的振動元件的另一種振動模式的平面圖；圖6是表示圖1所示的轉動/移動轉換致動器的電路構造的方框圖；圖7是根據本發(fā)明的轉動/移動轉換致動器的第二實施例中的振動元件的立體圖；圖8是表示轉動/移動轉換致動器的第二實施例中的電路構造的方框圖；圖9是表示根據本發(fā)明的轉動/移動轉換致動器的第三實施例的平面圖；圖10是沿圖9所示的轉動/移動轉換致動器的線B-B截取的剖視圖；圖11是表示根據本發(fā)明的轉動/移動轉換致動器的第四實施例的平面圖；圖12是沿圖11所示的轉動/移動轉換致動器的線C-C截取的剖視圖；
圖13是表示根據本發(fā)明的轉動/移動轉換致動器的第五實施例的平面圖；圖14是沿圖13所示的轉動/移動轉換致動器的線D-D截取的剖視圖；圖15是表示根據本發(fā)明的轉動/移動轉換致動器的第六實施例的平面圖；圖16是表示根據本發(fā)明的轉動/移動轉換致動器的第七實施例的平面圖；圖17是表示根據本發(fā)明的轉動/移動轉換致動器的第八實施例的平面圖；圖18是表示圖17所示的轉動/移動轉換致動器的另一狀態(tài)的平面圖；圖19是沿圖17所示的轉動/移動轉換致動器的線E-E截取的剖視圖；圖20是表示根據本發(fā)明的轉動/移動轉換致動器的第九實施例的平面圖；圖21是表示根據本發(fā)明的轉動/移動轉換致動器的第十實施例中的振動元件的平面圖。
圖22是表示根據本發(fā)明的轉動/移動轉換致動器的第十一實施例中的振動元件的斜視圖；圖23是表示圖22所示的轉動/移動轉換致動器中的振動元件的一種振動模式的平面圖；圖24是表示圖22所示的轉動/移動轉換致動器中的振動元件的一種振動模式的平面圖；圖25是表示圖22所示的轉動/移動轉換致動器中的振動元件的驅動特性的曲線圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖描述本發(fā)明的轉動/移動轉換致動器的優(yōu)選實施例。
圖1是表示根據本發(fā)明的轉動/移動轉換致動器的第一實施例的平面圖。圖2是沿圖1所示的轉動/移動轉換致動器的線A-A截取的剖視圖(剖面正視圖)。圖3是圖1所示的轉動/移動轉換致動器中的振動元件的立體圖。圖4和5分別是表示圖1所示的轉動/移動轉換致動器中發(fā)生振動的振動元件的振動模式的平面圖。圖6是表示圖1示出的轉動/移動轉換致動器的電路構造的方框圖。
這里，圖1中部分地示出了基座42，而圖2中分別部分地示出了基座41和42。在以下參照圖1的說明中，將上側、下側、右側和左側簡單地稱為“上”、“下”、“右”和“左”。
這些圖中示出的轉動/移動轉換致動器1是下述的致動器，該致動器使移動體2線性移動(往復運動，即以往復的方式運動)，并且該致動器具有板狀的致動器單元10，該致動器單元10由移動體2和致動器本體3構成，該移動體2可以在該致動器本體3上線性移動。
如圖1、2和6所示，致動器本體3具有以相互平行且相對的方式設置的一對板狀基座(基板)41、42；轉動體51；振動元件6，其使轉動體51轉動；凸輪機構(轉換機構)11，其將轉動體51的轉動運動轉換為移動體2的線性運動(往復運動)；導電電路20，其選擇振動元件6(下面將描述)的每一個電極的導電模式，并且隨后向所選擇的電極導電?；?1設置在圖2的右端，而基座42設置在圖2的左端。振動元件6、轉動體51、凸輪機構11和移動體2分別設置在基座41和基座42之間。
轉動體51為盤狀，其固定在位于轉動體51的中心處的軸53上。設置軸53以使得轉動體51在基座41和基座42處可以正向和反向轉動，并且使得轉動體51(具體地說，轉動體51的側面)與基座41和基座42平行。
無需說明，轉動體51不限于盤狀。
此外，由于其中設有凸輪機構11的凸輪的轉動體(凸輪轉子)52固定在軸53上，所以轉動體51和轉動體52一起轉動(即，協同轉動)。
轉動體52的外周面521被形成為凸輪機構11的凸輪面。因此，在下文中，也可以將“外周面521”稱為“凸輪面521”。
在此，例如，轉動體52可以固定在轉動體51(具體地說，轉動體51的側面)上。另選地，轉動體51和轉動體52可以形成為一體(作為單個構件)。換句話說，可以將凸輪(凸輪面)設置在轉動體51上。
振動元件6為板狀，其設置在基座41上并與基座41平行，并且位于轉動體51的上側。
振動元件6的短邊(short side)601位于其左右方向，而振動元件6的長邊602位于其上下方向。另外，振動元件6的突出部分(接觸部分)66的端部從轉動體51的上側緊靠在外周面511上。換句話說，振動元件6的突出部分66的端部從轉動體51的徑向方向緊靠在外周面(對接部分)511上。由于振動元件6的振動將驅動力(轉動力)從突出部分66提供給轉動體51，從而使得轉動體52與轉動體51一起轉動。下文中將詳細描述振動元件6。
移動體2優(yōu)選地使用剛體形成，即該移動體2應該具有適當的剛性。
在本實施例中，移動體2為桿狀。移動體2設置在基座42上并與基底42平行，以使移動體2可以沿移動體2的縱向方向(軸向)線性運動。
滾子(具體地說，其對接部分)22設置在移動體2的端部21處并與轉動體51和轉動體52平行，且滾子22可以正向和反向轉動。滾子22緊靠在轉動體52的外周面(凸輪面)521上。
在移動體2的中部形成有凸緣23。該凸緣23位于移動體2的支撐部分421和支撐部分422之間，這兩個支撐部分設置在基座42中。
將作為偏置裝置的螺旋彈簧(彈性構件)17以壓縮狀態(tài)設置在位于移動體2的基座端側的支撐部分421與凸緣23之間。通過螺旋彈簧17的恢復力(即，彈力)將移動體2朝向端部21(沿轉動體52的方向)偏置。因此，可以維持(保持)滾子(具體地說，其對接部分)22緊靠凸輪面521的狀態(tài)。
在這種情況下，移動體2不限于桿狀。例如，移動體2可以基本上為板狀等。
凸輪機構11的主要部分由轉動體52和滾子22構成。如果轉動體52沿預定方向(一個方向)轉動，則滾子22沿凸輪面521轉動。因此，移動體2沿移動體2的縱向方向往復運動。
在此，轉動體51緊靠振動元件6的部分(外周面511)的半徑r1比從轉動體52的轉動中心(凸輪的轉動中心)到凸輪面521的距離r2的最大長度r2max要長。
因此，可以實現減速功能并增大振動元件6的驅動力。也就是說，不需要額外的變速機構(減速機構)。由于可以增大振動元件6的驅動力，所以可以在相對大的力的作用下使移動體2運動(被驅動)。
如上所述，振動元件6、轉動體51、轉動體52(具體地說，凸輪面521)、和移動體2分別設置在相互基本平行的平面上。另外，振動元件6在與振動元件6相對應的平面內進行振動，而移動體2在與移動體2相對應的平面內移動(往復運動)。也就是說，振動元件6在振動元件6所在的平面內進行振動，而移動體2在移動體2所在的平面內移動(往復運動)。
另外，振動元件6和轉動體51位于基本相同的平面內。轉動體52和滾子22位于基本相同的平面內。
因此，這特別有利于使整個轉動/移動轉換致動器1能夠變得更薄。
如果振動元件6發(fā)生振動，則轉動體51反復地受到來自振動元件6的驅動力(即，轉動力)的作用，從而使轉動體51轉動。通過凸輪機構11使移動體2移動，即沿其縱向方向往復運動。
振動元件6比一般的電機等更小(尤其是更薄)。
根據本發(fā)明，由于通過振動元件6使移動體2移動，所以可以使整個轉動/移動轉換致動器1小型化，尤其是其厚度變得更薄(這主要集中在使整個致動器在圖2所示的左右方向上小型化)。
通過將振動元件6的電極分為多個部分，選擇性地對該多個部分中的任何一個部分施加電壓，并部分地驅動壓電元件，轉動/移動轉換致動器1可以自由地選擇在一平面上的縱向和/或彎曲振動模式。換句話說，可以通過為振動元件6的各個電極選擇多個導電模式(導電狀態(tài))中的任何一個來改變振動元件6的振動模式(振動狀態(tài))，從而改變振動元件6的突出部分66的振動方向(振動位移)。因此，轉動體51可以逆時針方向或順時針方向(正向或反向)轉動(因此，可以切換轉動體51的轉動方向)。下面，將根據以下具體示例來描述該構造。
如圖3和4所示，振動元件6基本上為矩形且為板狀。從圖3的上側觀察，振動元件6通過順序層疊下列元件而構成四個電極61a、61b、61c和61d；板狀壓電元件(第一壓電元件)62；加強板(同時用作為振動板)63；板狀壓電元件(第二壓電元件)64；以及四個板狀電極65a、65b、65c、和65d。(圖3中未示出電極65a、65b、65c、和65d，而僅用括號標出了這些標號)。在這種情況下，圖3和4夸大地表示上述元件中的每一個的厚度。
壓電元件62、64為矩形，通過向壓電元件62、64施加AC電壓而使其沿它們的縱向方向(即，沿它們的長邊方向)進行伸縮。構成壓電元件62，64的材料并沒有特別限制。例如，可以使用各種材料，例如鋯鈦酸鉛(PZT)、石英晶體、鈮酸鋰、鈦酸鋇、鈦酸鉛、偏鈮酸鉛(LeadMetaniobate)、聚偏二氟乙烯、鈮酸鋅鉛(Zinc Lead Niobate)、鈮酸鈧鉛(Scandium Lead Niobate)等。
壓電元件62，64分別固定在加強板63的兩個面上。
在振動元件6中，將壓電元件62基本上等分(劃分)為四個矩形區(qū)域。矩形電極61a、61b、61c和61d分別設置在所劃分的區(qū)域中。通過同樣的方式，將壓電元件64分(劃分)為四個矩形區(qū)域。矩形電極65a、65b、65c和65d分別設置在所劃分的區(qū)域中。在這種情況下，電極65a、65b、65c和65d分別設置在電極61a、61b、61c和61d的背面。
位于正面的一條對角線處的電極61a、61c電連接到位于背面中的對應的對角線處的電極65a、65c。通過同樣的方式，位于正面中的另一條對角線處的電極61b、61d電連接到位于背面中的對應對角線處的電極65b、65d。(下面，將“電連接”簡稱為“連接”。)加強板63加強整個振動元件6，從而防止振動元件6由于振動元件6的過度振動、外力等而受到損壞。構成加強板63的材料沒有特別限制。但是，該材料優(yōu)選為一種金屬材料，例如不銹鋼、鋁或鋁合金、鈦或鈦合金、以及銅或銅系合金(copper system alloy)。
優(yōu)選地，所述加強板63比壓電元件62或64薄(小)。因此，振動元件6可以高效地進行振動。
加強板63還用作壓電元件62、64的公共電極。也就是說，使用加強板63和從電極61a、61b、61c和61d中選擇的所期望的電極將AC電壓施加給壓電元件62。使用加強板63和從電極65a、65b、65c和65d中選擇的所期望的電極將AC電壓施加給壓電元件64。
當將AC電壓施加給壓電元件62、64的基本上整個部分時，壓電元件62、64沿它們的縱向方向反復進行伸縮。伴隨著該運動，加強板63也沿其縱向方向反復進行伸縮。換句話說，如果將AC電壓施加給壓電元件62，64的基本上整個部分，則振動元件6沿其縱向方向(沿其長邊方向)以微小的幅度進行振動(沿縱向方向進行振動)，并且突出部分66沿縱向方向進行振動(尤其是往復運動)。
突出部分(接觸部分)66整體地形成在圖3中的加強板63的右端。
突出部分66設置在位于在圖1的下部和加強板63的寬度方向(圖1中的左右方向)的中部的短邊601處。
另外，具有彈性(柔性)的臂部分68整體地形成在圖3中的加強板63的上端部。
臂部分68設置在加強板63的右側的長邊602處，并且位于加強板63的縱向方向(即，圖1的上下方向)的大致中部，以沿基本上垂直于板63縱向方向的方向突出。保持部分680整體地形成在臂部分68的端部。插入有螺栓13的孔(opening)681形成在保持部分680中。
振動元件6通過保持部分680固定在基座41上。即，保持部分680處的孔681重疊在設置在基座41上的螺紋孔410上。將螺栓13插入并穿過孔681，從而將螺栓13螺紋緊固到螺紋孔410。并且，利用臂部分68支撐螺栓13。因此，振動元件6可以以相對較大的幅度自由地進行振動。
另外，通過臂部分68的彈力(恢復力)使振動元件6向下偏置。通過該彈力將振動元件6的突出部分66推靠在轉動體51的外周面(對接部分)511上。
當突出部分66緊靠在轉動體51上時，向位于振動元件6的對角線上的電極61a，61c，65a和65c供電。如圖4所示，當在加強板63與這些電極61a，61c，65a和65c中的每一個之間施加AC電壓時，分別與電極61a，61c，65a和65c相對應的部分沿箭頭a所示的方向反復進行伸縮。因此，振動元件6的突出部分66發(fā)生移動，即沿箭頭b所示的傾斜方向進行振動(往復運動)，或者突出部分66沿大致橢圓形狀移動，即以由箭頭c表示的橢圓方式振動(運動)。當與振動元件6的電極61a，61c，65a和65c相對應的部分延伸時，轉動體51受到來自突出部分66的摩擦力(或推力)的作用。
換句話說，通過與突出部分66的振動位移S的徑向方向相對應的分量S1(沿轉動體51的徑向方向的位移)，在突出部分66和外周面511之間產生大的摩擦力，并且還通過與振動位移S的周向方向相對應的分量S2(沿轉動體51的周向方向的位移)將圖4中逆時針方向產生的轉動力提供給轉動體51。
當振動元件6進行振動時，力反復作用在轉動體51上，從而使轉動體51沿圖4中的逆時針方向轉動。
然后，將位于振動元件6的對角線處的未供電的電極61b、61d、65b和65d用作為用于檢測振動元件6的振動的振動檢測裝置。
與上述模式相反，如圖5所示，當向位于振動元件6的對角線處的電極61b、61d、65b和65d供電，從而在加強板63與這些電極61b、61d、65b和65d中的每一個之間施加AC電壓時，分別與電極61b、61d、65b和65d相對應的部分沿箭頭a所示的方向反復進行伸縮。因此，振動元件6的突出部分66移動，即沿箭頭b所示的傾斜方向進行振動(往復運動)，或者沿箭頭c所表示的大致橢圓形狀移動，即以橢圓方式振動(運動)。當與振動元件6的電極61b、61d、65b和65d相對應的部分延伸時，轉動體51受到來自突出部分66的摩擦力(推力)的作用。
換句話說，通過突出部分66的振動位移S的徑向分量S1(即，沿轉動體51的徑向方向的位移)在突出部分66和外周面511之間提供大的摩擦力，并且還通過振動位移S的周向分量S2(沿轉動體51的周向的位移)將圖5中順時針方向產生的轉動力提供給轉動體51。
當振動元件6進行振動時，力反復作用在轉動體51上，從而使轉動體51沿圖5中的順時針方向轉動。
然后，將位于振動元件6的對角線處的未供電的電極61a、61c、65a和65c用作為用于檢測振動元件6的振動的振動檢測裝置。
在這點上，圖4和5中夸大地示出了振動元件6的形狀變化，并且其中未示出臂部分68。
在此，可以適當地選擇振動元件6的形狀和尺寸，以及突出部分66在振動元件6上的位置，以使彎曲振動(沿圖4和5的水平方向的振動)的共振頻率基本上與沿縱向方向的振動頻率相同。由此，振動元件6的彎曲振動和縱向振動可以同時進行。因此，突出部分66可以沿圖4和5中由箭頭c表示的大致橢圓形狀移動(以橢圓方式振動)。此外，如一般公知的，由于使用相互交替的彎曲振動和縱向振動的相位來驅動振動元件6，所以可以改變長軸與短軸的比例(長軸/短軸)。
對要施加給壓電元件62、64的AC電源的頻率沒有特殊限制。但是，優(yōu)選地，AC電源的頻率與振動元件6的振動(縱向振動)的共振頻率基本相同。由此，振動元件6的振幅變大，從而使得能夠高效地驅動移動體2。
因為轉動體51由上述摩擦力(推力)驅動，所以振動元件6的驅動力比由磁力驅動的常規(guī)電機的驅動力大。因此，可以使用足夠大小的力來驅動移動體2，而不需要任何變速機構(減速機構)。
此外，不另外需要任何減速機構(因此，沒有減速機構中的能量損失)。由于在振動元件6的平面中的振動直接被轉換為轉動體51的轉動運動，所以該轉換引起的能量損失較小。因此，可以高效地驅動移動體2。
而且，由于可以使用振動元件6直接驅動(轉動)轉動體51，所以不需要任何附加的減速機構。因此，對于使整個裝置更輕且更小(厚度更薄)尤其有利。此外，該裝置的構造特別簡單并且容易制造，從而使得制造成本能夠降低。
接下來，將描述導電電路20。
如圖6所示，導電電路20具有開關9以及配備有振蕩電路81、放大電路82和轉動量控制電路83的驅動電路8。
開關9是用于在多個導電電極和用作為振動檢測裝置的多個電極之間進行切換的切換裝置。當切換開關9時，可以改變轉動體51的轉動方向。
開關9具有一起協同工作的兩個切換部分91、92。振動元件6的電極61d連接到切換部分91的端子97。電極61a連接到切換部分92的端子98。
切換部分91的端子93和切換部分92的端子96各自連接到驅動電路8的放大電路82的輸出端。從放大電路82向端子93、96中的每一個施加AC電源。
此外，振動元件6的加強板63接地。
切換部分91的端子94和切換部分92的端子95各自連接到驅動電路8的振蕩電路81的輸入端。
接下來，參照圖6描述轉動/移動轉換致動器1的操作。
在電源開關為ON的狀態(tài)下，當給出關于轉動體51的轉動方向和轉動量(例如，轉數和轉角)的指令時，開關9為ON，并且根據所給出的指令啟動驅動電路8的轉動量控制電路83。
在指令為轉動體51沿圖6中的逆時針方向(正向)轉動的情況下，切換開關9，以使開關9的端子94和端子97連接，并且端子96連接到端子98。由此，驅動電路8的放大電路82的輸出端與振動元件6的電極61a、61c、65a和65c導通，而振動元件6的電極61b、61d、65b和65d與驅動電路8的振蕩電路81的輸入端導通。
利用轉動量控制電路83分別控制驅動電路8的振蕩電路81和放大電路82。
利用放大電路82放大從振蕩電路81輸出的AC電壓，并且隨后在加強板63和電極61a、61c、65a和65c中的每一個之間都施加經放大的AC電壓。由此，如上所述，與電極61a、61c、65a和65c相對應的多個部分中的每一個反復進行伸縮，振動元件6的突出部分66沿圖4的箭頭b所示的傾斜方向進行振動(即，往復運動)，或者以圖4的箭頭c所示的橢圓方式進行振動(運動)。當與振動元件6的電極61a、61c、65a和65c相對應的多個部分中的每一個延伸時，轉動體51受到來自突出部分66的摩擦力(即，推力)的作用。轉動體51通過該摩擦力沿圖1中的逆時針方向(正向)轉動。
另外，轉動體52與轉動體51一起沿圖1中的逆時針方向轉動。滾子22沿凸輪面521滾動，因此移動體2沿其縱向方向往復運動。
然后，將沒有供電(沒有啟動)的電極61b、61d、65b和65d中的每一個都用作為檢測電極，該檢測電極用于檢測在加強板63和電極61b、61d、65b和65d中的每一個之間感應的電壓(即，感應電壓)。
將所檢測的感應電壓(即，檢測電壓)輸入給振蕩電路81，該振蕩電路81基于該檢測電壓輸出交流(AC)電壓，該交流電壓具有下述頻率(諧振頻率)，在該頻率處振動元件6的振幅變得最大，即該檢測電壓變得最大。因此，可以有效地使移動體2移動。
此外，轉動量控制電路83根據轉動體51的轉動量(目標值)控制對那些電極中的每一個供電的操作，其中轉動體51已接收到所給定的指令。
換句話說，轉動量控制電路83使得能夠啟動振蕩電路81和放大電路82，直到轉動體51的轉動量到達所指示的轉動量(目標值)為止，從而驅動振動元件6并使轉動體51轉動。
與此相反，在指示為轉動體51沿圖6中的順時針方向(與正向相反的反向)轉動的情況下，如圖6所示，切換開關9，以使得開關9的端子93和端子97連接，并且端子95連接到端子98。因此，驅動電路8的放大電路82的輸出端與振動元件6的電極61b、61d、65b和65d導通，而振動元件6的電極61a、61c、65b和65d與驅動電路8的振蕩電路81的輸入端導通。因為下面的操作與在給出使得移動體2如圖6所示逆時針方向(正向)轉動的指令的情況下的操作相同，所以省略對后續(xù)操作的說明。
第一實施例的轉動/移動轉換致動器1具有可以使轉動/移動轉換致動器1小型化(更薄)的優(yōu)點。另外，致動器1具有下述優(yōu)點，即因為沒有使用常規(guī)電機來使移動體2移動，所以致動器1對致動器1的周邊設備不會產生任何影響。因此，不存在或者幾乎不存在由這種常規(guī)電機產生的電磁噪聲。
第一實施例的致動器1可以使得移動體2能夠平滑且穩(wěn)定地移動，并且與使用螺線管的致動器相比，可以使得移動體2能夠更準確地(或精確地)移動。另外，致動器1可以自由地獲得移動量。
當沒有驅動移動體2(即，在移動體2暫停的狀態(tài)下)時，即當沒有向上述多個電極中的任何一個供電時，突出部分66緊靠在(被壓在)轉動體51上。因此，可以通過突出部分66與轉動體51之間的摩擦力將移動體2保持為暫停狀態(tài)。換句話說，據此，可以防止移動體2移動，并且可以將移動體2保持在所期望的位置。
此外，由于轉動體51可以交替地沿正向和反向轉動，所以利用轉動體51可以實現雙向(reversible)運動。
此外，由于由一單體形成的振動元件6使得移動體2能夠往復運動，即沿兩個方向移動，所以與利用兩個專用振動元件來提供各個移動方向相比，減少了致動器1的部件數量，并且使整個裝置易于制造，并有利于使得整個轉動/移動轉換致動器1能夠更小且更輕。
在本發(fā)明中，在振動元件6中，振動元件6緊靠移動體2的部分的數量，即突出部分66的數量可以為兩個或更多個。
另外，在本發(fā)明中，可以將轉動體51調整為僅沿單一方向轉動。即使在這種情況下，移動體2也可以往復運動，即利用單個振動元件6沿兩個方向移動。
另外，不僅在本實施例(第一實施例)中，而且如下面所描述的，在圖8所示的第二實施例中、圖9所示的第三實施例中、圖11所示的第四實施例中、圖15所示的第六實施例中、圖16所示的第七實施例中，即使沿轉動體51的單一轉動方向，移動體2也可以往復運動。因此，不需要切換電驅動方向，從而簡化驅動方法(即，驅動控制)并有效地驅動移動體2。
接下來，描述根據本發(fā)明的轉動/移動轉換致動器的第二實施例。
圖7是轉動/移動轉換致動器的第二實施例中的振動元件的立體圖。圖8是表示轉動/移動轉換致動器的第二實施例中的電路構造的方框圖。
在此，將描述第二實施例的轉動/移動致動器1，主要集中在上述第一實施例與第二實施例之間的不同點。在這點上，省略了對相同和相近部分的描述。
第二實施例的轉動/移動轉換致動器1具有第一模式，其中轉動體51，即移動體2保持在暫停狀態(tài)；第二模式，其中轉動體51可以轉動(轉動體51處于自由狀態(tài))，即移動體2可以移動(移動體2處于自由狀態(tài))；第三模式，其中轉動體51沿正向轉動；以及第四模式，其中轉動體51沿反向轉動。致動器1適合于通過對各個電極選擇多個導電模式中的任意一個來選擇第一、第二、第三和第四模式中的一種模式，以改變振動元件6的振動模式。下面，將更具體地進行說明。
如圖7所示，將5個板狀電極61a，61b、61c、61d和61e設置在圖7中的壓電元件62的上側，而將5個板狀電極65a、65b、65c、65d和65e設置在圖7中的壓電元件64的下側(圖7中未示出電極65a、65b、65c、65d和65e，而僅用括號表示這些電極的標號)。
換句話說，將壓電元件62基本等分(劃分)為四個矩形區(qū)域。另外，矩形電極61a、61b、61c、61d分別設置在所劃分的區(qū)域中。同樣，將壓電元件64基本等分(劃分)為四個矩形區(qū)域。另外，矩形電極65a、65b、65c、65d分別設置在所劃分的區(qū)域中。
此外，矩形電極61e設置在壓電元件62的中部，而矩形電極65e設置在壓電元件64的中部。各個電極61e、65e的縱向方向基本上與振動元件6的縱向方向(長邊方向)一致。電極61e和65e為用于檢測在加強板63和各個電極61e、65e之間感應的電壓，即響應于振動元件6的振動的縱向分量(即，縱向振動分量)而感應的電壓(感應電壓)的檢測電極。另外，電極61e，65e分別用于第二模式。
在這種情況下，電極65a、65b、65c、65d和65e分別設置在電極61a、61b、61c、61d和61e的背面。
位于一條對角線處的電極61a、61c電連接(下面簡稱為“連接”)到位于電極61a、61c背面的電極65a、65c。同樣，位于另一條對角線處的電極61b、61d電連接到位于電極61b、61d背面的電極65b、65d。同樣，位于中心的電極61e電連接(簡稱為“連接”)到位于電極61e背面的電極65e。
如圖8所示，第二實施例的轉動/移動轉換致動器1的導電電路20具有驅動電路8，其配備有振蕩電路81、放大電路82和轉動量控制電路83；開關9；和開關16。
開關9是切換裝置，用于在被供電的電極與用作為振動檢測裝置的電極之間進行切換。使用開關9來切換轉動體51的轉動方向。
開關9具有一起協同工作的兩個切換部分91、92。振動元件6的電極61d連接到切換部分91的端子97，而振動元件6的電極61a連接到切換部分92的端子98。
切換部分91的端子93和切換部分92的端子96各自連接到驅動電路8的放大電路82的輸出端，由此從放大電路82對各個端子93、96施加對應的AC電壓。
此外，振動元件6的加強板63接地。
而且，切換部分91的端子94和切換部分92的端子95各自連接到驅動電路8的振蕩電路81的輸入端。
開關16具有協同工作的兩個切換部分161、162。
切換部分161的端子163連接到開關9的端子94、95，而切換部分161的端子164連接到振動元件6的電極61e。
此外，切換部分161的端子167連接到驅動電路8的振蕩電路81的輸入端。
此外，切換部分162的端子166連接到開關9的端子98和振動元件6的電極61a，而切換部分162的端子168連接到開關9的端子97和振動元件6的電極61d。
在這種情況下，因為驅動電路8的功能與第一實施例中的相同，所以將省略對驅動電路8的描述。
接下來，將描述上述多種模式中的每一種模式。
在第一模式中，相對于振動元件6不會產生激勵。換句話說，不向上述電極中的任何一個供電。在這種情況下，由于振動元件6的突出部分66緊靠(被壓)在轉動體51上，并且通過突出部分66和轉動體51之間的摩擦力使轉動體51保持為暫停狀態(tài)，所以可以使移動體2保持為暫停狀態(tài)。即，可以防止移動體2移動，并將移動體2保持在所期望的位置。
在第二模式中，沿基本上垂直于轉動體51的周面511的緊靠突出部分66的位置處的切線的方向激勵振動。換句話說，向位于振動元件6的兩條對角線處的電極61a、61b、61c、61d、65a、65b、65c以及65d供電。在加強板63與電極61a、61b、61c、61d、65a、65b、65c以及65d中的每一個之間施加AC電壓。因此，振動元件6反復沿其縱向方向(沿其長邊方向)進行伸縮，即沿其縱向方向以微小的幅度進行振動(縱向振動)。換句話說，振動元件6的突出部分66沿其縱向方向(沿其長邊方向)進行振動(往復運動)。
當振動元件6收縮時，轉動體51遠離突出部分66，以使得轉動體51與突出部分66之間的摩擦力消失或減小，并使得轉動體51處于自由狀態(tài)。因此，轉動體51可以順時針和逆時針自由轉動。由此，移動體2可以自由移動。另一方面，當振動元件6延伸時，轉動體51受到來自突出部分66的推力的作用。因為該推力的方向基本垂直于該切線方向，所以轉動體51既不逆時針轉動也不順時針轉動，并且移動體2不移動。
因此，通過振動元件6的振動使轉動體51，即移動體2處于自由狀態(tài)并且可以沿兩個方向移動。
在第三模式中，激勵振動，該振動至少具有沿轉動體51的正向轉動方向的振動的位移分量(圖4所示的周向分量S2)。換句話說，向位于振動元件6的對角線處的電極61a、61c、65a和65c供電。對加強板63以及各個電極61a、61c、65a和65c施加AC電壓。由此，如第一實施例所述，轉動體51沿圖8的逆時針方向(正向)轉動。然后，將位于振動元件6的對角線處的未供電的電極61b、61d、65b和65d用作為用于檢測振動元件6的振動的振動檢測裝置。
在第四模式中，激勵振動，該振動至少具有沿轉動體51的正向轉動方向的振動的位移分量(圖5所示的周向分量S2)。換句話說，對位于振動元件6的對角線處的電極61b、61d、65b和65d供電。對加強板63以及各個電極61b、61d、65b和65d施加AC電壓。由此，如第一實施例所述，轉動體51沿圖8的順時針方向(反向)轉動。然后，將位于振動元件6的對角線處的未供電的電極61a、61c、65a和65c用作為振動檢測裝置，用于檢測振動元件6的振動。
接下來，參照圖8描述轉動/移動轉換致動器1的操作。
在電源開關為ON的狀態(tài)下，當給出用于使轉動體51(移動體2)暫停/自由的指令以及用于轉動體51的轉動方向和轉動量(轉數和轉角)的指令時，根據該指令操作開關9、開關16和驅動電路8的轉動量控制電路83。即，實現上述第一模式、第二模式、第三模式和第四模式中的任意一個模式。
在指令表示轉動體51將沿圖8的逆時針方向(正向)轉動的(第三模式的)情況下，切換開關16，以使開關16的端子163和端子167連接，并且開關16的端子165和端子168連接，同時切換開關9，以使端子94和端子97連接，端子96和端子98連接。因此，驅動電路8的放大電路82的輸出端與振動元件6的電極61a、61c、65a和65c導通，并且驅動電路8的振蕩電路81的輸入端與振動元件6的電極61b、61d、65b和65d導通。
驅動電路8的振蕩電路81和放大電路82由轉動量控制電路83控制。
通過放大電路82放大從振蕩電路81輸出的AC電壓，并且隨后將該AC電壓施加在加強板63與電極61a、61c、65a和65c中的每一個之間。因此，如上所述，與振動元件6的電極61a、61c、65a和65c相對應的多個部分各自反復進行伸縮，并且振動元件6的突出部分66沿圖4中的箭頭b所示的傾斜方向進行振動(往復運動)，以及以箭頭c表示的橢圓方式振動(運動)。當與振動元件6的電極61a、61c、65a和65c相對應的部分延伸時，轉動體51受到來自突出部分66的摩擦力(推力)的作用，并且該反復的摩擦力(推力)使轉動體51沿圖1的逆時針方向(正向)運動(轉動)。
另外，轉動體52沿圖1中的逆時針方向(正向)與轉動體51一起轉動。滾子22沿凸輪面521滾動。因此，移動體2沿其縱向方向往復運動。
然后，將未供電(未啟動)的電極61b、61d、65b和65d用作為用于檢測在加強板63和電極61b、61d、65b和65d中的每一個之間感應的電壓(感應電壓)的檢測電極。
將所檢測的感應電壓(檢測電壓)輸入給振蕩電路81，并且隨后振蕩電路81根據該檢測電壓輸出具有下述頻率(諧振頻率)的AC電壓，在該頻率處振動元件6的振幅變得最大，即該檢測電壓變得最大。因此，可以使移動體2有效地移動。
另外，轉動量控制電路83根據所指示的轉動體51的轉動量(目標值)來控制向這些電極中的每一個供電的操作。
也就是說，轉動量控制電路83使得能夠啟動振蕩電路81和放大電路82，直到轉動體51的轉動量達到所指示的轉動體51的轉動量(目標值)，從而驅動振動元件6并使轉動體51轉動。
與此相反，在指令表示轉動體51將沿圖8的順時針方向(反向)轉動的(第四模式的)情況下，如圖8所示，切換開關16，以使開關16的端子163和端子167連接，并且開關16的端子165和端子168連接，同時切換開關9，以使得開關9的端子93和端子97連接，并且開關9的端子95和端子98連接。因此，驅動電路8的放大電路82的輸出端與振動元件6的電極61b、61d、65b、65d導通，而驅動電路8的振蕩電路81的輸入端與振動元件6的電極61a、61c、65a、65c導通。因為其他操作與指令表示轉動體51將沿圖8的逆時針方向轉動的情況下的操作相同，所以省略對其的描述。
在指令表示轉動體51，即移動體2保持為暫停狀態(tài)的(第一模式的)情況下，如圖8所示，切換開關16，以使開關16的端子163和端子167連接，并且開關16的端子165和端子168連接。
轉動量控制電路83使得不能啟動振蕩電路81和放大電路83。也就是說，不向振動元件6的多個電極中的任一電極施加AC電壓。
突出部分66與轉動體51按壓接觸(緊靠)，并且突出部分66與轉動體51之間的摩擦力使轉動體51保持暫停狀態(tài)。因此，移動體2保持為暫停狀態(tài)。即，防止移動體2移動，并將移動體2保持在所期望的位置。
在第一模式的情況下，開關9和16可以以任何方式切換，只要不將AC電壓施加給振動元件6的多個電極中的任一電極即可。
在指令表示要將轉動體51設置為自由狀態(tài)，換句話說，指令表示要將移動體2設置為自由狀態(tài)的(第二模式的)情況下，切換開關16，以使開關16的端子164和端子167連接，并且開關16的端子166和端子168連接。因此，驅動電路8的放大電路82的輸出端與振動元件6的電極61a、61b、61c、61d、65a、65b、65c和65d導通，并且振動元件6的電極61e和65e與驅動電路8的振蕩電路81的輸入端導通。
通過放大電路82放大從振蕩電路81輸出的AC電壓，并且隨后在加強板63與電極61a、61b、61c、61d、65a、65b、65c和65d中的每一個之間施加該AC電壓。因此，如上所述，振動元件6的突出部分66沿其縱向方向進行振動(往復運動)，以形成自由狀態(tài)，這使得移動體2可以沿圖8的往復運動的兩個方向自由移動。
然后，從各個電極61e和65e檢測在加強板63和各個電極61e、65e之間感應出的電壓(感應電壓)。將所檢測的感應電壓(檢測電壓)輸入給振蕩電路81，并且隨后振蕩電路81根據該檢測電壓輸出具有下述頻率的AC電壓，在該頻率處，振動元件6的縱向振動的振幅變得最大，即檢測電壓變得最大。因此，可以使轉動體51轉動，即可以使移動體2更平穩(wěn)地移動。
這里，在第二模式中，可以以任何方式切換開關9。
該第二實施例的轉動/移動轉換致動器1獲得了與上述第一實施例相同的結果。
在該轉動/移動轉換致動器1中，有很寬的適用范圍，因為可以從四種狀態(tài)中選擇任何一種狀態(tài)，這四種狀態(tài)是轉動體51(移動體2)保持為暫停狀態(tài)的狀態(tài)，即高摩擦狀態(tài)；使得轉動體51能夠沿正向轉動(即，轉動體51和移動體2被設置為自由狀態(tài))的狀態(tài)，即低摩擦狀態(tài)；轉動體51沿正向轉動的狀態(tài)；以及轉動體51沿反向轉動的狀態(tài)。
在上述振動元件6中，已經描述了將用于驅動振動元件6的電極劃分為四個部分的情況。但是，這只是選擇性地激勵縱向振動和彎曲振動的一個示例，并且在本發(fā)明中，振動元件6的結構和驅動方法并不限于上述示例。
另外，在本發(fā)明的構造中，可以省略第三模式或第四模式，并且轉動體51可以只沿一個方向轉動。即使在這種情況下，也可以僅使用一個振動元件6使移動體2往復運動，即沿其兩個方向移動。
接下來，將描述根據本發(fā)明的轉動/移動轉換致動器的第三實施例。
圖9是表示轉動/移動轉換致動器的第三實施例的平面圖。圖10是沿圖9所示的轉動/移動轉換致動器的線B-B截取的剖視圖。這里，在圖9中沒有示出基座41，但部分示出了基座42。此外，在圖10中部分示出了基座41和基座42。在以下參照圖9的描述中，將上側稱為“上”，將下側稱為“下”，將右側稱為“右”，將左側稱為“左”。
這里，下面將描述第三實施例的轉動/移動轉換致動器1，主要集中在上述第一實施例和第三實施例的不同點，并省略相同部分的說明。
如圖9和10所示，在第三實施例的轉動/移動轉換致動器1的轉動體51中將凸輪槽54形成為凸輪機構11的凸輪。
在圖10中的轉動體51的左側的側面形成凸輪槽54。凸輪面由凸輪槽54的兩個側面構成。因此，凸輪槽54，即凸輪面和振動元件6的突出部分66緊靠在轉動體51上的部分(轉動體51的外周面511)基本上位于相同的平面。因此，可以將轉動/移動轉換致動器1制造得更薄，并且可以防止轉動體51的轉軸(軸)偏心。
凸輪槽54為所期望形式的環(huán)狀。
在這點上，在本發(fā)明的第三實施例中，雖然凸輪槽54具有底部，但是也可以采用任何其他方式。例如，凸輪槽54可以以縫隙狀的方式穿透轉動體51。
設置在移動體2的端部21的滾子22位于凸輪槽54內。滾子22緊靠在凸輪槽54內的兩個側面(凸輪面)上。另選地，可以相對于這兩個側面存在一些空間以避免發(fā)出卡嗒聲。在這種情況下，滾子22的直徑比凸輪槽54的寬度稍小。
當振動元件6振動并且轉動體51沿所期望的方向轉動時，滾子22沿凸輪槽54滾動。因此，移動體2沿其縱向方向往復運動。
根據該轉動/移動轉換致動器1，可以獲得與上述第一實施例的轉動/移動轉換致動器1相同的效果。
在轉動/移動轉換致動器1中，由于凸輪槽54和轉動體51的外周面511位于同一平面，所以第二實施例的致動器1比第一實施例的致動器1更薄。
由于凸輪槽54構成凸輪部分，所以不需要在上述第一實施例中所采用的螺旋彈簧(偏置裝置)17。因此，可以減少所使用的部件數量，并且可以簡化致動器1的制造。
這里，在本發(fā)明中，可以以與上述第二實施例中相同的方式采用第一模式、第二模式、第三模式、和第四模式。
接下來，將描述根據本發(fā)明的轉動/移動轉換致動器的第四實施例。
圖11是表示根據本發(fā)明的轉動/移動轉換致動器的第四實施例的平面圖。圖12是沿圖11中示出的轉動/移動轉換致動器中的線C-C截取的剖視圖。這里，在圖11中，沒有示出基座41，而是部分地示出了基座42，并且在圖12中，分別部分地示出了基座41和基座42。在以下的說明中，將圖11中的上側、下側、右側、和左側分別稱為“上”、“下”、“右”和“左”。
在此，下面將描述第四實施例的轉動/移動轉換致動器1，主要集中在上述第一實施例與第四實施例之間的不同點，并省略相同部分的描述。
如這些附圖所示，在第四實施例的轉動/移動轉換致動器1中，轉動體51的外周面511構成凸輪機構11的凸輪面。
在圖11的平面中的轉動體51中形成基本上為圓形的凹入部分510。該凹入部分510的中心與轉動體51的轉動中心一致。
振動元件6位于轉動體51的凹入部分510內，并使用保持部分680處的螺栓13將振動元件6固定在基座42上。突出部分66從內側緊靠在轉動體51的內周面512上。
換句話說，凸輪機構11的凸輪面(外周面511)位于外周邊，而不是位于凸輪機構11的凸輪面緊靠在轉動體51的振動元件的突出部分66上的部分(內周面512)。
凸輪機構11的凸輪面(外周面511)和轉動體51緊靠在振動元件6的突出部分66上的部分(內周面512)位于同一平面。因此，可以使轉動/移動轉換致動器1更薄，并且可以防止轉動體51的轉軸(軸)偏心。
當轉動體51通過振動元件6的振動沿所期望的方向轉動時，滾子22沿凸輪面(外周面511)滾動，以使移動體2沿其縱向方向往復運動。
根據該轉動/移動轉換致動器1，可以獲得與上述第一實施例的轉動/移動轉換致動器1相同的效果。
在該轉動/移動轉換致動器1中，由于凸輪面(外周面511)和內周面512位于同一平面，所以該致動器1可以比第一實施例的更薄。
這里，在本發(fā)明中，可以以與上述第二實施例相同的方式設置第一模式、第二模式、第三模式和第四模式。
另外，在本發(fā)明中，凸輪槽形成凸輪機構11的凸輪。
接下來，將描述本發(fā)明的轉動/移動轉換致動器的第五實施例。
圖13是表示根據本發(fā)明的轉動/移動轉換致動器的第五實施例的平面圖。圖14是沿圖13中所示的轉動/移動轉換致動器的線D-D截取的剖視圖。這里，在圖13中，沒有示出基座41，而是部分地示出了基座42，而在圖14中，分別部分地示出了基座41和基座42。在下面的說明中，將上側、下側、右側和左側稱為“上”、“下”、“右”和“左”。
在此，下面將描述第五實施例的轉動/移動致動器1，主要集中在上述第三實施例與第五實施例之間的不同點。在這點上，將省略關于兩者相同和相近部分的說明。
如圖13和14所示，在第五實施例的轉動/移動轉換致動器1中，凸輪機構11的凸輪槽54的一個端部與其另一端部不連通。即，凸輪槽54的一個端部541位于轉動體51的外周邊，而其另一端部542位于轉動體51的內周邊。
當振動元件6振動，并且由此轉動體51沿圖13中的逆時針方向轉動時，滾子22沿凸輪槽54滾動，以使移動體2向上移動。然后，當滾子22移動到凸輪槽54的端部542時，將滾子22鎖定在端部542。因此，可以防止轉動體51沿圖13中的反向轉動，并且可以進一步防止移動體2向上移動。因此，當移動體2向上移動時，移動體2可以停止在所期望的位置。
同樣，當振動元件6振動，并且由此轉動體51沿圖13中的順時針方向轉動時，滾子22沿凸輪槽54滾動，以使移動體2向下移動。然后，當滾子22移動到凸輪槽54的端部541時，將滾子22鎖定在端部541。因此，可以防止轉動體51沿圖13中的順時針方向轉動，并且可以進一步防止移動體2向下移動。因此，當移動體2向下移動時，移動體2可以停止在所期望的位置。
因此，移動體2可以沿其縱向往復運動，并且可以可靠地停止在所期望的位置。
因此，凸輪槽54和滾子22構成用于限制移動體2的移動的移動限制裝置。
根據該轉動/移動轉換致動器1，可以獲得與上述第三實施例的轉動/移動轉換致動器1相同的效果。
轉動/移動轉換致動器1可以使移動體2停止在所期望的位置。
這里，在本發(fā)明中，可以以與上述第二實施例相同的方式設置第一模式、第二模式、第三模式和第四模式。
接下來，將描述根據本發(fā)明的轉動/移動轉換致動器的第六實施例。
圖15是表示根據本發(fā)明的轉動/移動轉換致動器的第六實施例的平面圖。這里，在圖15中，未示出基座41，而部分地示出了基座42。在下面參照圖15的說明中，將上側、下側、右側和左側稱為“上”、“下”、“右”和“左”。
這里，下面將描述第六實施例的轉動/移動轉換致動器1，主要集中在上述第三實施例與第六實施例之間的不同點。因此，省略兩者相同和相近部分的說明。
如圖15所示，在轉動/移動轉換致動器1中，將凸輪槽24形成為移動體2的端部21處的凸輪機構11的凸輪?；旧涎貓D15的左右方向線性地形成凸輪槽24。
這里，在第六實施例中，凸輪槽24為狹縫形狀。也可以采用其他形狀。例如，凸輪槽24可以具有帶底部的凹槽。
銷(對接部分)513突出地設置在轉動體51的側面。銷513設置在離轉動體51的轉動中心所期望距離的位置處。將銷513的端部插入(設置)在凸輪槽24中，并緊靠在凸輪槽24的兩個側面(凸輪表面)上，或者相對于兩個側面間隔開一定距離，以使得不會發(fā)出咔噠聲。
銷513和凸輪槽24構成凸輪機構11的主要部分。當振動元件6振動，并且由此轉動體51沿所期望的方向轉動時，銷513沿凸輪槽24滑動。因此，移動體2沿其縱向方向往復運動。
根據該轉動/移動轉換致動器1，可以獲得與上述第三實施例的轉動/移動轉換致動器1相同的效果。
這里，在本發(fā)明中，可以以與上述第二實施例相同的方式設置第一模式、第二模式、第三模式和第四模式。
此外，可以以與上述第五實施例相同的方式設置用于限制移動體2的移動的移動限制裝置。在這種情況下，例如，可以將凸輪槽24的形式(例如，凹槽的長度、位置、形狀等)改變?yōu)樗谕男问?，以使得可以限制移動體2的移動，并且可以使移動體2可靠地停止在所期望的位置。
接下來，將描述根據本發(fā)明的轉動/移動轉換致動器的第七實施例。
圖16是表示根據本發(fā)明的轉動/移動轉換致動器的第七實施例的平面圖。這里，在圖16中未示出基座41，而是部分地示出了基座42。在以下參照圖16的說明中，將上側、下側、右側、和左側稱為“上”、“下”、“右”和“左“。
這里，將描述第七實施例的轉動/移動轉換致動器1，主要集中在上述第六實施例和第七實施例之間的不同點。在這點上，省略兩者之間相同和相近部分的說明。
如圖16所示，第七實施例的轉動/移動轉換致動器1具有曲柄機構(轉換機構)12，通過該機構將轉動體51的轉動運動轉換為移動體2的線性運動。
曲柄機構12具有曲柄連桿121。曲柄連桿121的一個端部122通過曲柄銷514可轉動地連接到轉動體51，該曲柄銷514突出地設置在轉動體51的側面。另一端部123通過夾銷(clamp pin)25可轉動地連接到移動體2的端部21，該夾銷25突出地設置在移動體2的端部21。
曲柄銷514設置在離轉動體51的轉動中心所期望距離的位置處。
這里，轉動體51緊靠在振動元件6上的部分(外周面511)的半徑r1大于轉動體51的轉動中心到曲柄銷514的距離r3。
因此，本發(fā)明的致動器1可以具有減速功能，并且可以增大振動元件6的驅動力。換句話說，可以增大振動元件6的驅動力而不需要另外的變速機構(減速機構)，從而移動體2可以在相對大的力的作用下運動(被驅動)。
振動元件6、轉動體51、曲柄連桿121和移動體2分別設置在相互基本平行的平面上。振動元件6的振動和移動體2的移動分別在相應的平面內進行。
振動元件6、轉動體51和移動體2位于基本相同的平面上。
因此，尤其有利于使整個轉動/移動轉換致動器1更薄。
當振動元件6振動，并且轉動體51沿所期望的方向轉動時，移動體2通過曲柄連桿121沿其縱向方向往復運動。
根據該轉動/移動轉換致動器1，可以獲得與上述第六實施例的轉動/移動轉換致動器1相同的效果。
另外，可以使第七實施例的轉動/移動轉換致動器1比第六實施例的更薄，因為振動元件6、轉動體51和移動體2位于同一平面。
這里，在本發(fā)明中，可以以與上述第二實施例相同的方式設置第一模式、第二模式、第三模式和第四模式。
另外，在本發(fā)明中，可以設置用于限制移動體2的移動的移動限制裝置。
接下來，將描述根據本發(fā)明的轉動/移動轉換致動器的第八實施例。
圖17是表示根據本發(fā)明的轉動/移動轉換致動器的第八實施例的平面圖。圖18是表示圖17中所示的轉動/移動轉換致動器的其他狀態(tài)的平面圖。圖19是沿圖17中所示的轉動/移動轉換致動器的線E-E截取的剖視圖。這里，在圖17、18和19的每一個中，有的沒有示出基座41和基底42，有的部分地示出了基座41和基底42。在下面參照圖17和18的說明中，將上側、下側、右側、和左側稱為“上”、“下”、“右”和“左”。
這里，將描述第八實施例的轉動/移動轉換致動器1，主要集中在上述第一實施例和第八實施例之間的不同點。在這點上，省略兩者之間相同和相近部分的說明。
如圖17、18和19所示，第八實施例的轉動/移動轉換致動器1具有多個致動器單元10，每一個致動器單元為板狀。
在這種情況下，在多個致動器單元10的每一個中公用一對板狀基座41、42。
致動器單元10中的移動體2的移動方向(排列方向)基本一致，從而該多個致動器單元10沿振動元件6(致動器單元10)的厚度方向重疊。此外，在圖19中移動體2沿一直線橫向設置。
通過這種方式，可以通過重疊各個致動器單元10來使移動體2集中(集成)。
各個振動元件6在各個孔681處由公共軸141支撐，以固定在軸141上。
間隔物144分別設置在與相鄰的多個振動元件6之間、基座41與圖11中左側端的多個振動元件6之間、以及基座42與圖11中右側端的多個振動元件6之間的保持部分680相對應的位置處。
在圖19中的軸141的右端部形成擰入螺母143中的螺釘142。通過將軸141的螺釘142與螺母143螺紋聯接在一起的方式把軸141固定在基座41、42上。
可繞公共軸151正向和反向轉動地支撐各個轉動體51。
間隔物154分別設置在多個轉動體51之間、基座41與各個轉動體51之間、以及基座42與各個轉動體51之間。
在圖19中的軸151的右端部形成擰入螺母153的螺釘152。通過將螺釘152和螺母153螺紋聯接在一起的方式把軸151固定在基座41、42上。
如圖17所示，轉動體51的外周面511部分地構成凸輪面515。在凸輪面515形成兩個凹入部分516和517。
移動體2的端部(對接部分)21緊靠在轉動體51的凸輪面515上。
當振動元件6振動，并且由此轉動體51沿圖17中的逆時針方向轉動時，移動體2的端部21沿凸輪面515可滑動地運動，以使移動體2向下移動。然后，如圖18所示，當端部21運動到凸輪面515的凹入部分516時，將端部21鎖定在凹入部分516處。因此，可以防止轉動體51沿圖17中的逆時針方向轉動，并且還可以防止移動體2向下移動。因此，當移動體2向下移動時，可以使移動體2停止在所期望的位置。
同樣，當振動元件6振動，并且由此轉動體51沿圖17中的順時針方向轉動時，移動體2的端部21沿凸輪面515可滑動地運動，以使移動體2向上運動。然后，當端部21移動到凸輪面515的凹入部分517時，將端部21鎖定在凹入部分517處。因此，可以防止轉動體51沿圖17的順時針方向轉動，并且還可以防止移動體2向上運動。因此，當移動體2向上移動時，可以使移動體2停止在所期望的位置。
通過這種方式，各個移動體2可以沿其縱向方向往復運動，并且可以使移動體2可靠地停止在所期望的位置。
因此，凹入部分516、517和移動體2的端部21構成用于限制移動體2的移動的移動限制裝置。
另外，在該轉動/移動轉換致動器1中，振動元件6、轉動體51、凸輪面515和移動體2位于基本相同的平面。因此，特別有利于使整個轉動/移動轉換致動器1更薄。
根據該轉動/移動轉換致動器1，可以獲得與上述第一實施例的轉動/移動轉換致動器1相同的效果。
在轉動/移動轉換致動器1中，由于各個致動器單元10沿振動元件6的厚度方向重疊，所以可以使轉動/移動轉換致動器1小型化。
另外，據此，因為各個致動器單元10為板狀從而可以沿振動元件6的厚度方向重疊各個致動器單元，所以可以容易地重疊(層疊)轉動/移動轉換致動器1，以使致動器1易于組裝。
這里，在本發(fā)明中，可以以與上述第二實施例相同的方式設置第一模式、第二模式、第三模式和第四模式。
在第八實施例中，凸輪機構11被用作為用于將轉動體51的轉動運動轉換為移動體2的線性運動的機構。但是，在本發(fā)明中，可以設置曲柄機構來代替這種機構，該曲柄機構可以將轉動體51的轉動運動轉換為移動體2的線性運動。
接下來，將描述根據本發(fā)明的轉動/移動轉換致動器的第九實施例。
圖20是表示根據本發(fā)明的轉動/移動轉換致動器的第九實施例的平面圖。這里，在圖20中未示出基座41、42。在以下參照圖20的說明中，將上側、下側、右側和左側稱為“上”、“下”、“右”和“左”。
這里，將描述第九實施例的轉動/移動轉換致動器1，主要集中在上述第五實施例與第九實施例之間的不同點。因此，省略兩者之間相同和相近部分的說明。
圖20所示的第九實施例的轉動/移動轉換致動器1是用于使移動體2以基本圓形的方式往復運動的致動器。
如圖20所示，從圖20的平面看，移動體2基本上為弧形。以基本圓形的方式可移動地設置移動體2，并且移動體2由兩對導輥支撐，即可轉動地設置的一對導輥(輥)31、32和一對導輥33、34。換句話說，移動體2可轉動地夾在導輥31和導輥32之間。而且，移動體2可轉動地夾在導輥33和導輥34之間，導輥33和導輥34與導輥31和導輥32之間相距一預定距離。通過這些導輥31、32、33和34引導移動體2，以使移動體2可以以基本弧形的方式移動(往復運動)。
當振動元件6振動，并且轉動體51沿圖20中的逆時針方向轉動時，滾子22沿凸輪槽54滾動，從而使得移動體2沿由箭頭A1表示的方向沿圓弧移動。當滾子22移動到凸輪槽54的端部541時，將滾子22鎖定在端部541。因此，防止轉動體51沿圖20中的逆時針方向轉動，并且還可以防止移動體2沿箭頭A1的方向移動。也就是說，當移動體2沿箭頭A1的方向移動時，可以使移動體2停止在所期望的位置。
接著，當振動元件6振動，并且轉動體51沿圖20的順時針方向轉動時，滾子22沿凸輪槽54滾動，從而使得移動體2沿由箭頭A2表示的方向沿圓弧移動。然后，當滾子22移動到凸輪槽54的端部542時，將滾子22鎖定在端部542。因此，防止轉動體51沿圖20中的順時針方向轉動，并且還防止移動體2沿箭頭A2的方向移動。也就是說，當移動體2沿箭頭A2的方向移動時，可以使移動體2停止在所期望的位置。
通過這種方式，可以使移動體2沿圓弧(以圓形的方式)往復運動，并且可以使移動體2可靠地停止在所期望的位置。
因此，凸輪槽54和滾子22構成用于限制移動體2的移動的移動限制裝置。
根據該轉動/移動轉換致動器1，可以獲得與上述第五實施例的轉動/移動轉換致動器1相同的效果。
另外，例如，轉動/移動轉換致動器1可以應用于具有沿圓弧進行往復運動的圓形的門狀部分的機構。無需說明，轉動/移動轉換致動器1的應用不限于此。
此外，在本實施例中，移動體2以基本圓形的方式移動(往復運動)。但是，本發(fā)明并不限于此。例如，通過改變各種條件(例如，移動體2的形狀和導輥的設置)，可以使移動體2沿不同于上述圓形或線性方式(線性地)的方向移動(往復運動)。
這里，在本發(fā)明中，可以以與上述第二實施例相同的方式設置第一模式、第二模式、第三模式和第四模式。
接下來，將描述根據本發(fā)明的轉動/移動轉換致動器的第十實施例。
圖21是表示根據本發(fā)明的轉動/移動轉換致動器的第十實施例的平面圖。在以下的說明中，將上側、下側、右側和左側稱為“上”、“下”、“右”和“左”。
這里，將描述第十實施例的轉動/移動轉換致動器1，主要集中在上述第一實施例與第十實施例之間的不同點。因此，省略兩者之間相同和相近部分的說明。
如圖21所示，在第十實施例的轉動/移動轉換致動器1中，分別具有彈性(柔性)的一對(兩個)臂部分68與振動元件6的加強板63形成為一體。
通過加強板63(振動元件6)將該對臂部分68設置在加強板63的縱向方向(圖21的上下方向)的大致中心部分，并且位于基本上垂直于其縱向方向的方向。此外，分別設置這些臂部分68，以使它們沿彼此相反的方向突出(相對于圖21的縱向方向對稱)。
根據第十實施例的轉動/移動轉換致動器1，可以獲得與上述第一實施例的轉動/移動轉換致動器1相同的效果。
另外，因為這對臂部分68設置在轉動/移動轉換致動器1中的振動元件6上，所以增強了抵抗支撐操作的剛性，由此也能夠實現對外力(例如，由驅動操作產生的反作用力)的穩(wěn)定支撐。此外，通過上述對稱結構，可以使對圖21中順時針驅動特性(沿向右的方向)和圖21中逆時針驅動特性(沿向左的方向)的影響均等?？梢詫崿F正向和反向特性均等的致動器1。
這里，可以將上述第二至第九實施例應用于第十實施例。
接下來，將描述根據本發(fā)明的轉動/移動轉換致動器的第十一實施例。
圖22是表示根據本發(fā)明的轉動/移動轉換致動器的第十一實施例中的振動元件的立體圖。在以下參照圖22的描述中，將上側、下側、右側和左側稱為“上”、“下”、“右”和“左”。
這里，將描述第十一實施例的轉動/移動轉換致動器1，主要集中在上述第一至第十實施例與第十一實施例之間的不同點。在這點上，省略它們之間相同和相近部分的描述。
第十一實施例的轉動/移動轉換致動器1的特征在于，除了第二實施例中所述的第一至第四模式之外，致動器1還采用第五模式和第六模式，其中將縱向振動和彎曲振動結合在一起。通過以與第一至第四模式相同的方式改變各個電極61a-61f和65a-65f的導電模式，可以自由地選擇第五和第六模式。
轉動/移動轉換致動器1的振動元件6具有位于圖22中的壓電元件62上側的電極61f和位于其下側的電極65f，以替代第二實施例中的檢測電極61e和65e。電極61f和65f為矩形并且為板狀，并具有與振動元件6的縱向方向的長度基本相同的長度。電極61f和65f沿振動元件6的縱向方向位于振動元件6的中心。另外，在振動元件6的正面和背面之間將電極61f電連接到電極65f。電極61f和65f以與其他電極61a-61d和65a-65d(電極65a-65d未示出)相同的方式電連接到導電電路20的一端。
圖23是表示圖22中示出的轉動/移動轉換致動器的振動元件的振動模式的平面圖。
在轉動/移動轉換致動器1的第五模式中，向位于振動元件6的對角線處的電極61a、61c、65a和65c供電。在加強板63和電極61a、61c、65a和65c中的每一個之間施加AC電壓。然后，振動元件6的與這些電極相對應的多個部分分別反復進行伸縮，從而使整個振動元件6進行彎曲振動。振動元件6的突出部分66沿由圖23中的箭頭b表示的傾斜方向進行振動(往復運動)，或以由箭頭c表示的橢圓形方式進行振動(運動)。因此，轉動體51反復受到來自突出部分66的摩擦力(推力)的作用，從而沿圖23中的逆時針方向(沿正向)轉動。
在第五模式中，還向位于振動元件6的中心處的電極61f和65f供電。然后，在所施加的AC電壓的作用下，振動元件6的與所述電極相對應的多個部分反復進行伸縮，以使得整個振動元件6沿其縱向方向以微小的幅度進行縱向振動。在振動元件6的突出部分66處，由于通過縱向振動而使對轉動體51的推力增大，所以轉動體51在比第三模式中更大的力的作用下轉動。因此，具有轉動/移動轉換致動器1的驅動力增大的優(yōu)點。
在第五模式中，未供電的電極61b、61d、65b和65d構成用于檢測振動元件6的振動的振動檢測裝置。電極61b、61d、65b和65d檢測在加強板63和各個電極61a、61c、61f、65a、65c以及65f(當驅動轉動/移動轉換致動器1時，向這些電極61a、61c、61f、65a、65c以及65f供電)之間感應的電壓(感應電壓)，并且隨后將該感應電壓輸入給振蕩電路81。振蕩電路81基于所檢測的感應電壓輸出具有下述頻率(諧振頻率)的AC電壓，在該頻率處振動元件6的振幅變得最大，即感應電壓變得最大。因此，具有轉動體51可以有效轉動的優(yōu)點。在這點上，沒有供電的電極61b、61d、65b、65d以與第一實施例中相同的方式工作。
圖24是表示圖22中所示的轉動/移動轉換致動器中的振動元件的振動模式的平面圖。
在轉動/移動轉換致動器1的第六模式中，向位于振動元件6的對角線處的電極61b、61d、65b和65d和位于振動元件6的中心處的電極61f和65f供電。在第五模式的情況下，振動元件6以對稱運動的方式進行振動，并且轉動體51沿圖24中的順時針方向(沿反向)轉動。因此，具有對于這種反向轉動也能獲得較大驅動力的優(yōu)點。在這點上，未供電的其他電極61a、61c、65a、65c構成用于檢測振動元件6的振動的振動檢測裝置。這些操作和效果與第五模式中的電極61b、61d、65b和65d的相同。
在轉動/移動轉換致動器1中，當驅動振動元件6時，臂部分68支撐縱向振動和彎曲振動的振動節(jié)點，該臂部分位于振動元件6的側面。本領域技術人員顯然可以用公知的方法(例如，振動分析)適當地確定振動節(jié)點的位置。例如，在電極61a-61d和電極65a-65d沿振動元件6的縱向和寬度方向對稱設置的情況下，振動節(jié)點可以基本上位于振動元件6的中心處。如果將臂部分68設置在該位置，則轉動體51可以有效地轉動，因為可以防止發(fā)生從臂部分68到外部的振動漏失(vibrationleakage)(振動損耗(vibration waste))。因此，具有移動體2可以有效移動(被驅動)的優(yōu)點。
如上所述，在該轉動/移動轉換致動器1中，加強板63、突出部分66和臂部分68由單個構件整體地形成。因此，具有可以將振動元件6的振動有效地傳遞給轉動體51以及可以更可靠地支撐振動元件6的優(yōu)點，因為在加強板63、突出部分66和臂部分68之間可以形成牢固的連接關系。
這里，例如在轉動體51沿單個方向轉動時，可以采用下列構造的振動元件6。
例如，在轉動體51只沿圖23中的逆時針方向(正向)轉動的情況下，可以將其中連接(集成)有電極61a、61c和61f的單個電極單元(未示出)設置在與設置有電極61a、61c和61f的位置相同的位置處，來替代電極61a、61c和61f。此外，可以將其中連接(集成)有電極65a、65c和65f的單個電極單元(未示出)設置在與設置有電極65a、65c和65f的位置相同的位置處，來替代電極65a、65c和65f。
另選地，例如，在轉動體51只沿圖24中的順時針方向(反向)轉動的情況下，可以將其中連接(集成)有電極61b、61d和61f的單個電極單元(未示出)設置在與設置有電極61b、61d和61f的位置相同的位置處，來替代電極61a、61c和61f。此外，可以將其中連接(設置)有電極65a、65c和65f的單個電極單元(未示出)設置在與設置有電極65b、65d和65f的位置相同的位置處，來替代電極65b、65d和65f。
振動元件6的突出部分66的位置不限于振動元件6的短邊的中心部分。在這種情況下，例如，突出部分66可以位于偏離振動元件6的短邊的中心部分的位置處，即，位于偏離振動元件6的縱向方向中心線的位置。根據這種結構，可以產生以下狀態(tài)(1)由于突出部分66的設定位置的偏離而導致的振動元件6的重量不平衡狀態(tài)；(2)由于轉動體51的反作用力使得振動元件6偏離振動元件6的中心線而導致的不平衡狀態(tài)；等等。在這種情況下，當通過向振動元件6供電而使得振動元件6進行伸縮時，容易引起縱向振動和彎曲振動的組合的復雜振動。因此，具有可以提高振動元件6的驅動效率的優(yōu)點。
另外，在具有上述構造的轉動/移動轉換致動器1中，可能產生以下不平衡狀態(tài)(3)由于形狀和/或用于驅動振動元件6的電極排列的不平衡而導致的振動元件6的重量不平衡狀態(tài)。
這些項(1)、(2)以及(3)的操作(構造)獨立進行。因此，可以只從它們中選擇一個操作。另一方面，為了結合這些操作可以從它們中選擇兩個或三個操作。
關于這一點，上述修改可以應用于第一至第十實施例中的任何一個中的轉動/移動轉換致動器。
圖25是表示圖22中示出的轉動/移動轉換致動器中的振動元件的驅動特性的曲線圖。
在圖25中，該曲線圖表示振動元件的振動特性，水平軸表示振動頻率(Hz)，而垂直軸表示阻抗(Ω)。在這種情況下，該振動頻率是振動元件6在驅動時的振動頻率。此外，該阻抗是在沒有推力的狀態(tài)下壓電元件62、64的阻抗。
在轉動/移動轉換致動器1中，通過如上所述組合縱向振動和彎曲振動，使用大的推力由振動元件6的突出部分66使轉動體51偏置。在這點上，在轉動/移動轉換致動器1中，設置振動元件6的各種條件，以使得振動元件6的縱向振動的共振頻率f1與振動元件6的彎曲振動的共振頻率f2不同(偏移(shifted))。結果，在推壓狀態(tài)下的共振點附近，壓電元件62、64的阻抗變化變得較小，且阻抗變得較大，從而縱向振動和彎曲振動的共振頻率變得不明顯。因此，可以在寬的頻帶范圍內激勵所組合的縱向振動和彎曲振動，并且具有可以在驅動振動元件6時使得所提供的電力穩(wěn)定的優(yōu)點。
在這點上，這些共振頻率f1、f2是在阻抗變得非常小時(參見圖5)的振動頻率(驅動頻率)。
此外，在轉動/移動轉換致動器1中，以縱向振動的共振頻率f1和彎曲振動的共振頻率f2之間的所期望的振動頻率(驅動頻率)來驅動振動元件6。
在這種情況下，當振動元件6的驅動頻率接近縱向振動的共振頻率f1時，因為沿推力增大的方向(轉動體51的徑向方向)的振動的振幅變得較大，所以振動元件6的突出部分66與轉動體51之間的摩擦力變得較大，因此，驅動力增大(即，變?yōu)楦唑寗恿π?。
另外，當振動元件6的驅動頻率接近彎曲振動的共振頻率f2時，振動元件6的突出部分66的振動位移在轉動體51的移動方向(轉動體51的周向方向)的分量變得較大，從而振動元件6的單一振動的位移量變得較大，并且驅動速度(移動速度)增大(即，變?yōu)楦咚傩?。
通過這種方式，例如，通過變換縱向振動的共振頻率f1和彎曲振動的共振頻率f2，以及通過適當地形成(選擇)f1與f2之間的頻帶中的驅動頻率，可以獲得與驅動力和驅動速度相關的任何驅動特性。
在轉動/移動轉換致動器1中，彎曲振動的共振頻率f2優(yōu)選地大于縱向振動的共振頻率f1大約0.5-3％，并且更優(yōu)選地大大約1-2％。
通過將彎曲振動的共振頻率f2和縱向振動的共振頻率f1之間的差設置在上述范圍內，因為在推壓狀態(tài)下同時產生了縱向振動和彎曲振動(即，它們組合在一起)，所以可以同時獲得摩擦力和驅動力，并且這使得可以獲得良好的驅動特性。
與此相反，縱向振動的共振頻率f1可以大于彎曲振動的共振頻率f2。在這種情況下，縱向振動的共振頻率f1優(yōu)選地大于共振頻率f2大約0.5-3％，并且更優(yōu)選地大大約1-2％。
另外，在轉動/移動轉換致動器1中，彎曲振動的共振頻率f2處的阻抗大于縱向振動的共振頻率f1處的阻抗，并且在共振頻率f1和f2之間存在具有非常大阻抗的頻率f3。優(yōu)選地以縱向振動的共振頻率f1與彎曲振動的共振頻率f2之間的所期望的驅動頻率來驅動振動元件6，并且更優(yōu)選地以頻率f3與頻率f2之間的所期望的驅動頻率來驅動振動元件6。
因此，當驅動振動元件6時，可以以已偏移的振動相位來激勵縱向振動和彎曲振動。因此，可以使突出部分66沿橢圓路徑c(參見圖23和24)振動，可以將來自振動元件6的力有效地傳遞給轉動體51，而沒有任何施加給轉動體51的恢復力。
如上所述，可以有效地操作第十一實施例的轉動/移動轉換致動器1。
此外，為了獲得更大的機械輸出，優(yōu)選地，使縱向振動的共振頻率f1與彎曲振動的共振頻率f2一致，以使得該共振頻率處的阻抗降低，并且以該共振頻率驅動振動元件6。因此，可以實現機械輸出較大的轉動/移動轉換致動器。
如上所述，第十一實施例中的本發(fā)明的轉動/移動轉換致動器1可以獲得較大的輸出。
在上述說明中，已基于附圖中所示的實施例描述了本發(fā)明的轉動/移動轉換致動器的一些方面，但是本發(fā)明并不限于此，還可以使用具有類似功能的任何結構來替代各個部分的結構。
另外，在本發(fā)明中，可以適當地組合上述實施例中的任何一個的兩個或多個構造(特征)。
另外，在本發(fā)明中，移動體2的移動方向并不限于線形(線性)或圓形(沿圓弧)方向。例如，移動體2可以沿基本上平行于振動元件6的振動方向的平面內的所期望的方向移動，或者沿振動元件6的振動方向所在的平面內的所期望的方向移動。
換句話說，用于本發(fā)明的轉換機構并不限于用于將轉動體51的轉動運動轉換為移動體2的線性運動的機構和用于將轉動體51的轉動運動轉換為移動體2的圓形運動的機構。
另外，在本發(fā)明中，振動元件6的形狀和構造并不限于附圖中所示的那些，即可以采用任何其它形狀，例如，其中振動元件的寬度朝其上緊靠有轉動體的部分(對接部分)逐漸減小的形狀。
另外，在上述實施例中，在一個致動器單元10中設置一個振動元件6，但是在本發(fā)明中，可以在一個致動器單元10(轉動體51)中設置多個振動元件6。
最后，本發(fā)明的轉動/移動轉換致動器的應用并沒有特殊限制。例如，本發(fā)明可以應用于各種電子設備中，用來在設備中驅動凸點(Braille)(多個插腳(pin))以顯示盲文，用來在設備中驅動多個插腳以向手指等提供觸摸感覺，或者用于驅動便攜式電話(包括“PHS”)、移動電視機、TV電話等的天線。
工業(yè)應用如上所述，根據本發(fā)明，可以使移動體沿所期望的方向(例如，線性地)準確可靠地移動(往復運動)。
因為可以通過振動元件使轉動體轉動并且隨后將轉動體的轉動運動轉換為移動體的往復運動(例如，線性運動)，從而使移動體移動(驅動)，可以使整個轉動/移動轉換致動器小型化，尤其是變得更薄。
因為該致動器具有減速功能，所以與振動元件直接驅動移動體的情況相比，所以可以以更大的力使移動體移動(被驅動)。
可以簡化整個構造，并且可以降低制造成本。
因為由于不使用任何常規(guī)的電機而使得在該致動器中沒有或幾乎沒有產生電磁噪音，所以可以防止對周邊設備的有害影響。
權利要求
1.一種轉動/移動轉換致動器，其包括以可轉動的方式設置的轉動體；振動元件，其包括第一壓電元件，通過施加AC電壓使其進行伸縮；加強板，具有對接部分和臂部分；以及第二壓電元件，通過施加AC電壓使其進行伸縮，所述第一壓電元件、加強板和第二壓電元件以上述順序層疊，并且由所述臂部分支撐所述振動元件，以使所述對接部分緊靠在所述轉動體上，其中通過向所述第一和第二壓電元件施加AC電壓而使所述振動元件進行振動，以使所述振動元件通過振動反復對所述轉動體施加力以使所述轉動體轉動；移動體，沿與其中發(fā)生振動的平面相同的平面或與其中發(fā)生振動的平面基本上平行的平面內的所期望的方向可移動地設置；以及轉換機構，用于將所述轉動體的轉動運動轉換為所述移動體的往復運動。
2.根據權利要求1所述的轉動/移動轉換致動器，其中所述振動元件、所述轉動體和所述移動體分別設置在相互基本平行的平面內，并且所述振動元件的振動和所述移動體的往復運動在各自的平行平面內進行。
3.一種轉動/移動轉換致動器，其包括以可轉動的方式設置的轉動體；振動元件，其包括第一壓電元件，通過施加AC電壓使其進行伸縮；加強板，具有對接部分和臂部分；以及第二壓電元件，通過施加AC電壓使其進行伸縮，所述第一壓電元件、加強板和第二壓電元件以上述順序層疊，并且由所述臂部分支撐所述振動元件，以使所述對接部分緊靠在所述轉動體上，其中通過向所述第一和第二壓電元件施加AC電壓而使所述振動元件進行振動，以使所述振動元件通過振動反復對所述轉動體施加力以使所述轉動體轉動；移動體，以可線性移動的方式設置；以及轉換機構，用于將所述轉動體的轉動運動轉換為所述移動體的往復運動。
4.根據權利要求3所述的轉動/移動轉換致動器，其中所述轉換機構包括凸輪機構，該凸輪機構配備有具有凸輪面的凸輪。
5.根據權利要求4所述的轉動/移動轉換致動器，其中所述振動元件、所述轉動體、所述凸輪機構的凸輪面和所述移動體分別設置在相互基本平行的平面內，并且所述振動元件的振動和所述移動體的移動在各自的平行平面內進行。
6.根據權利要求4所述的轉動/移動轉換致動器，其中所述凸輪機構的凸輪適于與所述轉動體一起轉動。
7.根據權利要求6所述的轉動/移動轉換致動器，其中所述凸輪設置在所述轉動體上。
8.根據權利要求6所述的轉動/移動轉換致動器，其中所述轉動體具有外周面，所述振動元件緊靠在所述外周面上，并且所述外周面與所述轉動體的轉動中心之間的距離大于從所述凸輪的轉動中心到所述凸輪的凸輪面的最大距離。
9.根據權利要求6所述的轉動/移動轉換致動器，其中所述轉動體具有內周面，所述振動元件從所述轉動體的內側緊靠在所述內周面上。
10.根據權利要求9所述的轉動/移動轉換致動器，其中所述凸輪機構的凸輪面沿其徑向設置在所述內周面的外側。
11.根據權利要求4所述的轉動/移動轉換致動器，其中所述凸輪機構的凸輪包括凸輪槽。
12.根據權利要求4所述的轉動/移動轉換致動器，其中所述移動體具有緊靠在所述凸輪機構的凸輪面上的對接部分，并且所述致動器還包括偏置裝置，用于使所述移動體偏置以使所述對接部分緊靠在所述凸輪面上。
13.根據權利要求4所述的轉動/移動轉換致動器，其中其上緊靠有所述振動元件的所述轉動體的部分與所述凸輪機構的凸輪面位于基本相同的平面內。
14.根據權利要求4所述的轉動/移動轉換致動器，其中所述凸輪設置在所述移動體上。
15.根據權利要求3所述的轉動/移動轉換致動器，其中所述轉換機構包括曲柄機構。
16.根據權利要求15所述的轉動/移動轉換致動器，其中所述曲柄機構具有曲柄連桿，并且所述振動元件、所述轉動體、所述曲柄機構的曲柄連桿以及所述移動體分別設置在相互基本平行的平面內，所述振動元件的振動和所述移動體的移動在各自的平行平面內進行。
17.根據權利要求15所述的轉動/移動轉換致動器，其中所述曲柄機構具有帶有兩個端部的曲柄連桿，并且該曲柄連桿的兩個端部中的每一個端部通過曲柄銷分別連接到所述轉動體和所述移動體。
18.根據權利要求17所述的轉動/移動轉換致動器，其中所述轉動體具有外周面，所述振動元件緊靠在所述外周面上，并且所述外周面與所述轉動體的轉動中心之間的距離大于從所述轉動體的轉動中心到所述曲柄銷的距離。
19.根據權利要求3所述的轉動/移動轉換致動器，其中所述移動體被構造為通過所述轉動體沿一個方向的轉動運動來進行往復運動。
20.根據權利要求1所述的轉動/移動轉換致動器，還包括用于限制所述移動體的移動的移動限制裝置。
21.根據權利要求1所述的轉動/移動轉換致動器，其中所述振動元件從所述轉動體的徑向方向緊靠在所述轉動體上。
22.根據權利要求1所述的轉動/移動轉換致動器，其中所述轉動體具有周面，并且所述振動元件緊靠在所述轉動體的周面上。
全文摘要
一種轉動/移動轉換致動器，其具有由移動體和致動器構成的致動器單元，其中該移動體可以線性移動。該致動器具有一對板狀基座、轉動體、使轉動體轉動的振動元件、以及用于將該轉動體的轉動運動轉換為該移動體的線性運動的轉換機構。將該轉動體固定在要將該轉動體(凸輪轉子)固定于其上的軸上。該轉動體的外周面構成凸輪機構的凸輪面。在該移動體的端部設置滾子。該滾子緊靠在該轉動體的外周面(凸輪面)上。
文檔編號H02N2/10GK1639955SQ0380567
公開日2005年7月13日 申請日期2003年3月10日 優(yōu)先權日2002年3月11日
發(fā)明者宮澤修 申請人:精愛普生株式會社